(57)【要約】【課題】  側面に凹部が形成された半導体装置の樹脂パッケージであっても成形することができる樹脂封止金型および樹脂封止装置を提供する。  【解決手段】  半導体素子を樹脂で封止する樹脂封止金型であって、上型１２と、上型１２に対向配置された下型１４と、上型１２と下型１４との間に挟持される複数の中型１３ａ，１３ｂとを備え、複数の中型１３ａ，１３ｂは、先端に成形面が形成されており、封止の際に成形面同士が対向するように配置される。このことにより、中型１３ａ，１３ｂは分割面Ｉより左右に開くことができ、側面に凹部が形成された半導体装置の樹脂パッケージであっても成形することができる。【選択図】  図１
2006137105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を樹脂で封止する樹脂封止金型であって、
上型と、前記上型に対向配置された下型と、前記上型と前記下型との間に挟持される複数の中型とを備え、
前記複数の中型は、先端に成形面が形成されており、前記封止の際に前記成形面同士が対向するように配置されることを特徴とする樹脂封止金型。
【請求項２】
前記成形面の少なくとも一つは、成形後の前記樹脂の側面に凹部を形成する凸部を設けている請求項１に記載の樹脂封止金型。
【請求項３】
前記複数の中型は、前記成形面が円弧状に回転移動できるように回転軸を備えている請求項１または２に記載の樹脂封止金型。
【請求項４】
半導体素子を樹脂で封止する樹脂封止金型を含む樹脂封止装置であって、
エジェクターピンと前記エジェクターピンを昇降させる昇降手段とをさらに備えており、
前記樹脂封止金型は、上型と、前記上型に対向配置された下型と、前記上型と前記下型との間に挟持される複数の中型とを備え、前記複数の中型は、先端に成形面が形成されており、前記封止の際に前記成形面同士が対向するように配置され、前記複数の中型は、前記成形面が円弧状に回転移動できるように回転軸を備えており、
前記エジェクターピンを、前記昇降手段により前記中型を押すように移動させると、前記複数の中型は前記回転軸を中心として、前記対向した成形面が開くように回転移動することを特徴とする樹脂封止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を成形するための樹脂封止金型および樹脂封止装置に関し、特に側面に凹部が形成された樹脂パッケージを成形する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子を樹脂で封止して半導体装置とする成形法の一つとしてトランスファ成形法が用いられている。トランスファ成形法には、上型と下型とによって構成される樹脂封止金型を用いた樹脂封止装置が用いられる。この成形法によれば、上型と下型とで型締めすることで半導体素子のリードフレームをクランプし、樹脂をポットで溶かして金型のキャビティに圧送して硬化させることになる。その後、上型または下型を上下方向に移動させて型開して成形品である半導体装置を取り出すことになる。
【０００３】
半導体装置の一例として、半導体発光素子を封止する樹脂パッケージでレンズを形成した表面実装型発光装置がある。図７は、表面実装型の発光ダイオードの一例を示している。図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面図である。
【０００４】
発光ダイオード６１は、リードフレーム６２，６３上に搭載された半導体発光素子６４が透光性の樹脂パッケージ６５で覆われたものである。樹脂パッケージ６５は、半導体発光素子６４から出射された光を集光するレンズ部６８と、リードフレーム６２，６３と半導体発光素子６４とを一体化して覆う足部６９とが形成されている。レンズ部６８の外周は、曲面６６が形成されている。この曲面６６が形成されることにより、レンズ部６８と足部６９との接続部分は、縮径部６７が形成されることとなる。
【０００５】
このように、発光ダイオード６１の側面に凹部となる縮径部６７を設けることで、半導体発光素子６４から側方に出射された光を無駄なく曲面６６で全反射させ、主光取り出し方向Ｆへ集光できるので、輝度を向上させることができる。
【０００６】
しかし、図７に示したような樹脂パッケージ６５を成形する場合、縮径部６７があるため、上型と下型とによって構成される樹脂封止金型では型開きを行うことができず、製品を成形することができなかった。
【０００７】
ここで、特許文献１には樹脂封止金型として、上型と下型の他に中型を設けた樹脂封止装置が提案されている。この樹脂封止装置は、上型と下型との間に中型を設け、ポットから中型を介してキャビティに樹脂を充鎮して樹脂封止した後、まず下型を降下させ、次に中型を上型から分離させて型開きをすることによって成型品を取り出すというものである。
【特許文献１】特開２００３−１１１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の樹脂封止装置は中型を備えているものの、中型はキャビティに樹脂を充填するゲートとしての役割に止まっている。このため、図７に示したような縮径部６７がある樹脂パッケージ６５を成形しようとしても型開きを行うことはできなかった。
【０００９】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、側面に凹部が形成された半導体装置の樹脂パッケージを成形可能な樹脂封止金型および樹脂封止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の樹脂封止金型は、半導体素子を樹脂で封止する樹脂封止金型であって、上型と、前記上型に対向配置された下型と、前記上型と前記下型との間に挟持される複数の中型とを備え、前記複数の中型は、先端に成形面が形成されており、前記封止の際に前記成形面同士が対向するように配置されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の樹脂封止装置は、半導体素子を樹脂で封止する樹脂封止金型を含む樹脂封止装置であって、エジェクターピンと前記エジェクターピンを昇降させる昇降手段とをさらに備えており、前記樹脂封止金型は、上型と、前記上型に対向配置された下型と、前記上型と前記下型との間に挟持される複数の中型とを備え、前記複数の中型は、先端に成形面が形成されており、前記封止の際に前記成形面同士が対向するように配置され、前記複数の中型は、前記成形面が円弧状に回転移動できるように回転軸を備えており、前記エジェクターピンを、前記昇降手段により前記中型を押すように移動させると、前記複数の中型は前記回転軸を中心として、前記対向した成形面が開くように回転移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、側面に凹部が形成された半導体装置の樹脂パッケージであっても成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の樹脂封止金型によれば、複数の中型を備えこれらは成形面同士が対向するように配置されるので、側面に凹部が形成された半導体装置の樹脂パッケージであっても成形することができる。
【００１４】
また、本発明の樹脂封止装置によれば、複数の中型を備え、これらは成形面同士が対向するように配置されるので、側面に凹部が形成された半導体装置の樹脂パッケージを成形することができる。また、複数の中型は対向した成形面が開くように回転移動するので、成形品を容易に取り出すことができる。
【００１５】
前記本発明の樹脂封止金型においては、前記成形面の少なくとも一つは、成形後の前記樹脂の側面に凹部を形成する凸部を設けていることが好ましい。
【００１６】
また、前記複数の中型は、前記成形面が円弧状に回転移動できるように回転軸を備えていることが好ましい。この構成によれば、複数の中型を対向した成形面が開くように回転移動させることができるので、成形品を容易に取り出すことができる。
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る樹脂封止金型の断面図である。図２は中型の先端部の部分拡大図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は斜視図である。図３は樹脂封止金型を内蔵させる上下ベースの斜視図であり、図３（ａ）は上型ベースを上下反転させた状態の斜視図、図３（ｂ）は下型ベースの斜視図である。
【００１９】
本実施の形態は、図７に示した発光ダイオード６１の樹脂パッケージ６５と同様のものを成形する例であり、前記各図の金型はこれに対応した構成にしている。
【００２０】
図１に示すように、樹脂封止金型１１は、上型１２と中型１３と下型１４とを備えている。中型１３は、一対の中型１３ａと中型１３ｂとで構成されている。また、下型１４には、凸レンズ形成ピン１５とガイドピン１６が設けられている。
【００２１】
なお、上型は上型キャビティブロック、中型は中型キャビティブロック、下型は下型キャビティブロックと呼ぶこともできるが、以下の説明においては、単に上型、中型、下型と呼ぶことにする。
【００２２】
樹脂封止金型１１は、上型１２と中型１３と下型１４とで挟み込み込まれた部分に、空隙であるキャビティ１８が設けられている。このキャビティ１８に樹脂を充填することにより、図７に示したような半導体発光素子６４を封止する樹脂パッケージ６５を成形することができる。
【００２３】
なお、図１の例では樹脂封止金型１１は、発光ダイオード６１の主光取り出し方向Ｆ（図７）を下型１４側に向けた状態で樹脂パッケージ６５を成形するように配置されている。
【００２４】
上型１２は、昇降手段（図示せず）により上下方向に移動することができる。中型１３は分割面Ｉを境として、中型１３ａと中型１３ｂとが互いに離れるように水平方向（矢印ａ方向）に移動することができる。中型１３ａ，１３ｂは先端に成形面が形成されており、この成形面には凸部２０を設けている。詳細は後に説明するが、この凸部２０により、図７に示したレンズ部６８から足部６９に向かってくびれた縮径部６７を形成することができる。
【００２５】
次に、中型１３の先端部に設けられた凸部２０について、図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。図２（ｂ）に示したように、中型１３ａ，１３ｂの先端部には、密着面２０ａが形成されている。中型１３ａ及び中型１３ｂの成形面同士が対向するように、中型１３ａと中型１３ｂとを突き合わせると、密着面２０ａ同士が密着することになる。図２（ａ）は、この密着状態の図示であり、分割面Ｉが密着面である。
【００２６】
また、中型１３ａ，１３ｂには、凹曲面２０ｄが形成されている。このことにより、図２（ａ）に示したように、下方に向かって徐々に広がる開口が形成される。この開口は、図７に示した曲面６６に対応している。
【００２７】
また、中型１３ａ，１３ｂには、Ｌ字面２０ｂ及び湾曲部２０ｃが形成されている。Ｌ字面２０ｂは図２（ａ）の断面状態において、中型１３ａ，１３ｂの上面とでＬ字状に形成されており、中型１３ａ，１３ｂの上面と湾曲部２０ｃとの間に段差を形成している。Ｌ字面２０ｂは、図７に示した足部６９に対応しており、湾曲部２０ｃは縮径部６７を形成する傾斜部に対応している。
【００２８】
このように中型キャビティブロック１３ａ，１３ｂの先端部は、Ｌ字面２０ｂ、湾曲部２０ｃ及び凹曲面２０ｄを設けたことにより、樹脂パッケージ６５の凹部に対応した凸部２０が形成されている。
【００２９】
図１において、下型１４にはキャビティ１８に通じる貫通孔１７が形成されており、この貫通孔１７に凸レンズ形成ピン１５が挿通している。凸レンズ形成ピン１５は、先端に凹部１９が形成されている。凹部１９は簡略化して図示しているが、凹部１９により、図７に示したレンズ部６８の３つの凸レンズ部６８ａが形成される。
【００３０】
ガイドピン１６は、後述する半導体発光素子フレームと樹脂封止金型１１の位置決めを行うピンである。このガイドピン１６と半導体発光素子フレームに設けた孔とを係合させることにより、半導体発光素子６４を覆う位置に正確に樹脂パッケージ６５を成形することができる。
【００３１】
上型１２は、図３に示した上型ベース３１の中央部に配置され、上型ベース３１内のダイセット（図示せず）に組み込まれた位置決め枠に嵌合することによって位置決めされる。また、中型１３と下型１４とは、下型ベース３５の中央部に配置され、下型ベース３５内のキャビディブロック枠（図示せず）に設けられた溝に嵌合して位置決めされる。
【００３２】
さらに、上型１２と中型１３と下型１４とは、上型ベース３１内のダイセットに組み込まれた位置決め枠内に設けられたガイドピン（図示せず）によって位置決めされる。
【００３３】
上型ベース３１には、円筒形の支柱３２ａが角部に４本設けられている。また、下型ベース３５は、上型ベース３１と合わせたときに、支柱３２ａと嵌合する円柱状の支柱３２ｂが角部に４本設けられている。
【００３４】
上型ベース３１および下型ベース３５は、それぞれ樹脂封止装置にセットされる。樹脂封止装置は上型ベース３１を昇降する昇降手段を備えており、上型ベース３１を下降させて支柱３２ａと支柱とを嵌合させることによって、下型ベース３５に上型ベース３１を精度よく載置することができる。
【００３５】
上型ベース３１内のカル部３３及び樹脂ランナー３４は、射出された溶融樹脂をキャビティ１８へ流し込むために設けられている樹脂路である。一方、下型ベース３５内のカル部３６には、樹脂タブレットが投入できるようになっている。
【００３６】
以下、成形工程について、図１〜５を参照しながら、具体的に説明する。図４は、半導体発光素子フレーム（以下、「フレーム」という。）の拡大図である。図５は成形後に取り出された半導体発光装置を示す平面図である。
【００３７】
まず、下型１４に中型１３を嵌合させる。これを、下中型３７と呼ぶ。この下中型３７を下型ベース３５にセットする前に、金型用ホットプレート（図示せず）であらかじめ余熱しておく。充分な余熱をした後、フレーム４０を基盤部４１が下型１４側になるように下向きにして中型１３にセットする。
【００３８】
次に、図３（ａ）に示すように、上型ベース３１に上型１２をセットし、図３（ｂ）に示すように、下型ベース３５に下中型３７をセットする。その後、上型ベース３１と下型ベース３５とをそれぞれ樹脂封止装置にセットする。樹脂タブレットをカル部３６に投入した後は、支柱３２ａと支柱３２ｂとが嵌合するように上型ベース３１を下型ベース３５上に載置して、両ベースを型締めする。
【００３９】
型締めが終わると、下型ベース３５のカル部３６に投入した樹脂タブレットを溶融させる。カル部３６内にあるプランジャ（図示せず）により、カル部３６から溶融樹脂が射出される。そして、射出された溶融樹脂は、上型ベース３１のカル部３３から、樹脂ランナー３４を通りフレーム４０に行きわたる。
【００４０】
図４に示すように、樹脂ランナー３４を通った溶融樹脂は、ゲートランナー４２より基盤部４１へ流入する。流入した溶融樹脂は、キャビティ１８に充填される。樹脂が硬化した後は、樹脂封止装置により上型ベース３１は上昇し、上型１２と下中型３７が型開きする。その後、下中型３７はプレス機構のエジェクト突き上げ操作によって持ち上げられ、下型ベース３５より取り外される。
【００４１】
下中型３７を取り出した後は、まずランナーを分離させる。その後、下型１４と中型１３とを分離させる。このことにより、中型１３から下型１４および上型１３を取り外した状態になる。この状態で、中型１３ａと中型１３ｂとが互いに離れるように水平方向に動かすと、分割面Ｉが左右に開き、図５に示す樹脂パッケージ部成形後の半導体発光素子フレーム４０を取り出すことができる。
【００４２】
このような離型によれば、発光ダイオード６１の側面に凹部である縮径部６７が形成されていても、中型１３ａ，１３ｂを容易に型開きすることができる。
【００４３】
樹脂パッケージ部６５成形後のフレーム４０には、図５に示したように、余剰樹脂が硬化したカル部残留樹脂４３と樹脂ランナー残留樹脂４４が付着した状態で取り出される。これらは、簡単にフレーム４０から外せるので、それぞれ分離させて取り除く。また、フレーム４０を一つずつ分離させることにより、半導体発光装置が得られる。
【００４４】
前記工程が終了した後は、下型１４、中型１３に付着したバリをエアブローによりクリーニングし、次の製造に備える。
【００４５】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る樹脂封止金型を示す断面図である。図６（ａ）は型締め時の状態を示す断面図、図６（ｂ）は型開き時の状態を示す断面図である。実施の形態１と同様の構成部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４６】
実施の形態２に係る中型は、先端の成形面（凸部）の基本構成については、実施の形態１と同様であるが、成形面が円弧状に移動するよう基端部に支点となる回転軸を設けている点が実施の形態１の構成と異なっている。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、樹脂封止金型５１は、上型１２と、中型５３と、下型１４とを備えている。中型５３は、一対の中型５３ａと中型５３ｂとで構成されている。下型１４には、凸レンズ形成ピン１５、ガイドピン１６が設けられている。
【００４８】
樹脂封止金型５１は、上型１２と中型５３と下型１４とで挟み込み込まれた部分に、空隙であるキャビティ１８が設けられている。このキャビティ１８に樹脂を充填することにより、図７に示したような樹脂パッケージ６５を成形することができる。
【００４９】
なお、図６の例では図１の例と同様に、樹脂封止金型５１は、発光ダイオード６１の主光取り出し方向Ｆ（図７）を下型１４側に向けた状態で樹脂パッケージ６５を成形するように配置されている。
【００５０】
中型５３の先端部に設けられた凸部２０は、実施の形態１において図２に示した構成と同様の形状である。中型５３の基端部には、先端部を円弧状に移動させるための回転軸２１が設けられている。回転軸２１は、中型５３ａ，５３ｂの先端部の成形面が円弧状に回転しながら型開きする際の支点となる。
【００５１】
図６（ｂ）に示したように、樹脂封止装置５１には、中型５３ａ，５３ｂを突き上げて先端部を円弧状に回転させるためのエジェクターピン２３が設けられている。エジェクターピン２３は、回転軸２１より中型５３ａ，５３ｂの先端側に配置されており、下型１４の貫通孔に挿入されている。
【００５２】
この構成によれば、樹脂封止装置５１に設けられた昇降手段（図示せず）により、２本のエジェクターピン２３が中型５３ａ，５３ｂを押すように移動させることにより、中型５３ａ，５３ｂの先端部を、回転軸２１を中心として円弧状に回転させながら型開きさせることができる。
【００５３】
以下、成形品の離型について、図３〜６を参照しながら説明する。なお、樹脂硬化までの工程については、前記の本発明の実施の形態１と同様であるので説明を省略する。また、下型１４に中型５３を嵌合させたものを、下中型５７と呼ぶ。
【００５４】
樹脂が硬化した後は、樹脂封止装置により上型ベース３１を上昇させて、上型１２と下中型５７との間で型開きを行う。この型開きにより、上型１２は下中型５７から離間しているので、中型５３ａ，５３ｂが上側に移動できる空間がある。この状態で、中型５３ａ，５３ｂを水平状態を保った状態で上側に浮上するように移動させる。中型５３ａ，５３ｂの回転軸２１はベース部５８に取り付けられているので、昇降手段（図示せず）によりベース部５８を持ち上げることにより、前記の浮上が可能になる。
【００５５】
その後、樹脂封止装置の昇降手段により、図６（ｂ）に示したように、エジェクターピン２３を、エジェクターピン２３が中型５３ａ，５３ｂを押すように移動させる。この移動により、中型５３ａ，５３ｂは、回転軸２１を支点としてハの字型に開き、密着していた分割面Ｊ（図６（ａ））は互いに離れて行くことになる。この中型５３ａ，５３ｂの回動動作に伴って、フレーム４０は徐々に持ち上げられつつ、樹脂パッケージ６５は凸部２０から離型することになる。図６（ｂ）の図示は、この離型が完了した状態を示しており、この状態ではフレーム４０を容易に取り出すことができる。
【００５６】
樹脂パッケージ部６５のフレーム４０には、図５に示したように、余剰樹脂が硬化したカル部残留樹脂４３と樹脂ランナー残留樹脂４４とが付着した状態で取り出される。これらは、簡単にフレーム４０から外せるので、それぞれ分離させて取り除く。また、半導体発光素子フレーム４０を一つずつ分離させることにより、半導体発光装置が得られる。
【００５７】
前記工程が終了した後は、中型５３ａ，５３ｂを反転させ、下型１４と接するパーティング面をエアブローによりクリーニングする。その後、中型５３ａ，５３ｂを元の状態に戻し、表面側をエアブローによりクリーニングして、次の製造に備える。
【００５８】
なお、実施の形態１、２では、２つの中型より形成される樹脂封止金型について説明したが、これに限らず３つ以上の中型を用いて半導体装置の樹脂パッケージを成型する構成としてもよい。
【００５９】
また、実施の形態１、２の樹脂封止金型および樹脂封止装置は、図７に示した発光ダイオード６１用の樹脂パッケージ６５を成形する例としたが、樹脂パッケージは側面に凹部を有するものであればよく、本発明は各種半導体装置の樹脂パッケージの成形に応用できる。
【００６０】
また、側面に凹部を有する樹脂パッケージの例で説明したが、これに限らず例えば側面に突出部を有する樹脂パッケージの成形に応用することもできる。この場合は、中型の成形面には突出部に対応した凹部を設けることになる。
【００６１】
また、実施の形態１、２の樹脂封止金型および樹脂封止装置では、トランスファ成形法による半導体装置の樹脂パッケージ成型について説明したが、これに限らずインジェクション成形法などの他の成形法に用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように本発明は、半導体装置の樹脂パッケージ、特に側面に凹部が形成された樹脂パッケージを成形するための樹脂封止金型や樹脂封止装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る樹脂封止金型の構成を示す断面図。
【図２】中型の凸部の部分拡大図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図。
【図３】樹脂封止金型を内蔵させる上下ベースの斜視図であり、（ａ）は上型ベースを上下反転させた状態の斜視図、（ｂ）は下型ベースの斜視図。
【図４】半導体発光素子フレームの拡大図。
【図５】成形後に取り出された半導体発光装置を示す平面図。
【図６】本発明の実施の形態２に係る樹脂封止金型の樹脂封入時の構成を示す断面図であり、（ａ）は型締め時の状態を示す断面図、（ｂ）は型開き時の状態を示す断面図。
【図７】表面実装型の発光ダイオードを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面。
【符号の説明】
【００６４】
１１，５１  樹脂封止金型
１２  上型
１３ａ，１３ｂ，５３ａ，５３ｂ  中型
１４  下型
１５  凸レンズ形成ピン
１６  ガイドピン
１８  キャビティ
１９  凸レンズ部
２０  凸部
２０ａ  密着面
２０ｂ  Ｌ字面
２０ｃ  湾曲部
２０ｄ  凹曲面
２１  回転軸
２２  突起部
２３  エジェクターピン
３１  上型ベース
３２ａ，３２ｂ  支柱
３３，３６  カル部
３４  樹脂ランナー
３５  下型ベース
３７，５７  下中型
４０  フレーム
４１  基盤部
４２  ゲートランナー
４３  カル部残留樹脂
４４  樹脂ランナー残留樹脂
６１  発光ダイオード
６２，６３  リードフレーム
６４  半導体発光素子
６５  樹脂パッケージ
６６  曲面
６７  縮径部
６８  レンズ部
６９  足部
【図１】
2006137105.tif 000003
【図２】
2006137105.tif 000004
【図３】
2006137105.tif 000005
【図４】
2006137105.tif 000006
【図５】
2006137105.tif 000007
【図６】
2006137105.tif 000008
【図７】
2006137105.tif 000009